Измерение постоянных токов (стр. 1 из 4)

Rīgas Tehniskā Universitāte

DMZC

Vladimirs Bernatovičs

Kursa darbs

(Elektriskie mērījumi)

Līdzstrāvas mērīšana ar šunta palīdzību

2002

Saturs.

1. Ievads 3

2. Teoretiskā daļa 4

3. Aprēķinu daļa 13

4. Secinājums 16

5. Literatūra 17

6. Pielikūms 18

Ievads.

Dota uzdevuva man jāizmēra līdzstrāvu ar šunta palidzību. Šunts plaši izmantas, lai paplašināt mērāmo strāvas intervālu. Vēl man jāizdara statistisko apstrādi un un aprēķināt kļudas.

Измерение постоянных токов

Общие замечания. Измерение постоянных токов в подавляющем большинстве случаев производится посредством магнитоэлектрических амперметров и вольтметров. Для этой цели применяют также электромагнитные, электродинамические, ферро-динамические и электростатические приборы, а также потенциометры постоянного тока и цифровые приборы.

Магнитоэлектрические амперметры. Измерительные механизмы магнитоэлектрических амперметров и вольтметров принципиально не различаются. В зависимости от назначения прибора (для измерения-тока или напряжения) меняется его измерительная цепь. В амперметрах измерительный механизм включается в цепь непосредственно или при помощи шунта. В вольтметрах последовательно с измерительным механизмом включается добавочный резистор, и прибор подключается к тем точкам схемы, между которыми необходимо измерить напряжение.

Амперметр без шунта применяется в том случае, если весь измеряемый ток можно пропустить через токоподводящие пружинки (или растяжки) и обмотку рамки измерительного механизма. Обычно значение этого тока не превышает 20—30 мА, т. е. такая схема возможна только для микро- и миллиамперметров.

Характер измерительной цепи в значительной степени определяется также допустимой температурной погрешностью и пределом измерения прибора.

Изменение температуры прибора сказывается на его работе следующим образом.

1. При повышении температуры удельный противодействующий момент пружинок (или растяжек) уменьшается примерно на 0,2— 0,4% на каждые 10 К повышения температуры. Магнитный поток постоянного магнита падает приблизительно на 0,2% на каждые 10 К повышения температуры.

Так как ослабление пружинок и уменьшение магнитного потока вызывают одинаковые изменения противодействующего и вращающего моментов по значению, но с разными знаками, то эти два явления практически взаимно компенсируют друг друга. .. и

2. Изменяется- электрическое сопротивление обмотки рамки и пружинок. Это является основным источником температурной погрешности магнитоэлектрических приборов.

В большинстве случаев температурная погрешность вольтметров является незначительной. Это объясняется тем, что температурный коэффициент сопротивления (ТКС) цепи вольтметра определяется не только ТКС «медной» части обмотки измерительного механизма, но и добавочного резистора, выполняемого из материала с очень малым ТКС.

Наиболее неблагоприятным в отношении влияния температуры является амперметр с шунтом. При повышении температуры и неизменных значениях измеряемого тока и сопротивления шунта .R_ш (шунт, как указывалось выше, выполняется из манганина) ток /, протекающий через измерительный механизм, уменьшается и появляется отрицательная погрешность.

Для компенсации температурной погрешности часто применяются специальные схемы. Наиболее широко используемые схемы для температурной компенсации представлены на рис. 3.23 и 3.24. Простейшим способом уменьшения температурной погрешности является включение последовательно с обмоткой рамки добавочного резистора R_a из манганина (рис. 3.23). Недостаток этой схемы заключается в том, что на рамку попадает только часть напряжения, снимаемого с шунта. Для прибора класса точности 0,2 напряжение, попадаемое на рамку, составляет всего 5%. Обычно этот способ применяется только для приборов класса точности не выше 1,0.

Рис. 3.23. Схемы для температурной

компенсации амперметров с

добавочным резистором Рис. 3.24. Последовательно-параллельная

схема для температурной компенсации

Последовательно-параллельная схема (рис. 3.24) широко используется в прибсрах высоких классов точности (0,5; 0,2; 0,1). В такой схеме последовательно с уедной рамкой включается резистор из манганина R_3. Эта цепь шунтируется резистором R₁ из материала с большим температурным коэффициентом (меди или никеля) и через последовательно включенный манганиновый резистор R₂ подключается к шунту R_m. При повышении температуры возрастают сопротивления рамки и R₁. Однако, поскольку последовательно с рамкой включен резистор R₃, имеющий практически нулевой температурный коэффициент, то по сравнению с цепью рамки увеличение сопротивления в цепи R₁ будет больше. Поэтому изменится распределение токов /₂ и I_t таким образом, что в обмотку рамки будет ответвляться несколько большая часть общего тока, чем раньше. Так как сопротивление между точками a и с увеличивается, а ток !_хне изменяется, напряжение U_ac между этими точками несколько увеличится. Выбором сопротивлений можно добиться того, чтобы при изменении температуры ток в обмотке рамки менялся в пределах, определяемых допускаемым значением температурной погрешности.

При создании приборов для измерения очень малых напряжений (например, э. Д. с. термопар) желательно, чтобы всё напряжение подводилось непосредственно к цепи измерительного механизма. В этом случае температурная компенсация осуществляется не с помощью схем, а посредством термомагнитного шунта. Такой шунт выполняется из специальных магнитных материалов (сплавов меди с никелем или железа с никелем), у которых магнитная проницаемость существенно уменьшается при возрастании температуры. Конструктивно термомагнитный шунт представляет собой пластинки, которыми замыкаются полюсные наконечники постоянного магнита. При повышении температуры магнитное сопрот тивление шунта возрастает, что приводит к увеличению индукции в воздушном зазоре и к малой зависимости показаний от температуры.

Магнитоэлектрические амперметры и вольтметры выпускают переносными и щитовыми. Переносные приборы в большинстве случаев делают высокоточными (классов 0,1—0,5), многопредельными (до нескольких десятков пределов) и часто комбинированными (например, вольтамперметрами). В качестве многопредельного комбинированного прибора можно указать, например, милливольт-.миллиамперметр типа М1109 класса точности 0,2. Прибор имеет 15 пределов измерений: 8 — по напряжению (от 15 мВ до 3 В) и 7 — по току (от 0,15 до 60 мА). Щитовые приборы выпускают обычно однопредельными, чаще всего классов точности 1,0 и 1,5.

Магнитоэлектрические гальванометры. Гальванометром называется электроизмерительный прибор с неградуированной шкалой, имеющий высокую чувствительность к току или напряжению.